این هفته، خبری در مورد تولید انبوه IGBT پیشرفته چین توجه زیادی را به خود جلب کرد. در 7 جولای، ماژول‌های IGBT مخصوص خودرو از شرکت Zhixin Semiconductor به تولید انبوه رسیدند. این اولین نتیجه پربار همکاری استراتژیک بین شرکت Dongfeng و CRRC برای تأسیس شرکت Zhixin Semiconductor است.

طبق گزارش‌ها، ماژول IGBT که این بار به مرحله تولید رسیده است، اتلاف حرارت خوب و ضد تداخل الکترومغناطیسی دارد و می‌تواند الزامات قابلیت اطمینان بالای محصولات درجه خودرو را برآورده کند. در نتیجه، شرکت‌های خودروسازی انرژی نو چینی گزینه دیگری دارند و به زنجیره تامین نیمه‌هادی برق خودرو محلی وزن اضافه می‌کنند.

اخیراً، نه تنها شرکت نیمه‌هادی ژیشین، بلکه در ژوئن و اوایل جولای گذشته، در عرض کمی بیش از یک ماه، تراشه‌ها و ماژول‌های IGBT محلی چین، به ویژه محصولات خودرویی، به طور مداوم ظاهر شدند و شیوع جمعی را نشان دادند.

در ماه ژوئن، شرکت Huahong و شرکت Star Semiconductor یک توافقنامه همکاری استراتژیک امضا کردند. هر دو طرف به طور مشترک اعلام کردند که تراشه IGBT 12 اینچی پرقدرت مخصوص خودرو که به طور مشترک ساخته شده است، به تولید انبوه رسیده، توسط شرکت‌های خودروسازی نهایی تأیید محصول شده و به طور گسترده وارد بازار پاور یونیت‌های خودرویی شده است.

در ۲۱ ژوئن، شرکت سیلان میکرو اعلام کرد که این شرکت قصد دارد از طریق شرکت تابعه خود، چنگدو جیجیا تکنولوژی، در ساخت "ماژول‌های برق خودرو و صنعتی و پروژه ساخت خط تولید بسته‌بندی دستگاه‌های یکپارچه برق، فاز اول" سرمایه‌گذاری کند. کل سرمایه‌گذاری این پروژه ۷۵۸ میلیون یوان است. دوره ساخت این پروژه ۲ سال و دوره تولید آن نیز ۲ سال است. پس از راه‌اندازی، ماژول‌های IGBT محصولات اصلی خواهند بود.

در 23 ژوئن، اولین خط تولید IGBT شرکت Sunking Technology رسماً تکمیل و به بهره‌برداری رسید و خط تولید IGBT وارد مرحله تولید آزمایشی شد. گزارش شده است که پروژه IGBT این شرکت قصد دارد 2 خط تولید فرآیند پشت تراشه IGBT و 5 خط تولید بسته‌بندی و آزمایش ماژول IGBT بسازد. پس از اتمام، ظرفیت تولید سالانه به 2 میلیون محصول ماژول IGBT خواهد رسید. کاربردهای محصول IGBT آن، زمینه‌های ولتاژ متوسط ​​و پایین را از 600 ولت تا 1700 ولت پوشش می‌دهد و بازارهایی مانند وسایل نقلیه الکتریکی، انرژی باد فتوولتائیک و تبدیل فرکانس صنعتی را هدف قرار می‌دهد.

در ۵ جولای، شرکت Wingtech Technology اعلام کرد که تمام سهام شرکت تولیدکننده نیمه‌هادی بریتانیایی Newport Wafer Fab را از طریق شرکت تابعه هلندی خود، Nexperia، خریداری خواهد کرد. Newport Wafer Fab در سال ۱۹۸۲ تأسیس شد و عمدتاً نیمه‌هادی‌های قدرت با راندمان انرژی بالا برای خودروها تولید می‌کند. Nexperia تولیدکننده مهمی در تراشه‌ها و قطعات خودرو است. ژانگ شوئژنگ، رئیس Wingtech Technology، در مورد این خرید گفت که اضافه شدن Newport به طور مؤثر قابلیت‌های Nexperia را در زمینه IGBT، MOSFET، نیمه‌هادی‌های آنالوگ و مرکب در سطح خودرو افزایش خواهد داد.

چه در زمان افتتاح کارخانه‌ها، چه شروع تولید انبوه و چه در زمان ادغام و اکتساب، این تولیدکنندگان بر بازار محصولات IGBT خودرو تمرکز دارند که نشان‌دهنده محبوبیت این بازار است.

تقاضای زیاد برای IGBT

انتظار می‌رود در چند سال آینده، نرخ رشد فروش خودروهای برقی از ۵۰ درصد فراتر رود. با بهره‌گیری از حمایت‌های سیاستی و یارانه‌های فروش، انتظار می‌رود نرخ رشد مرکب سالانه فروش خودروهای برقی انرژی نو در جهان و چین به ۳۲ درصد برسد که این امر باعث توسعه سریع زنجیره‌های صنعت نیمه‌هادی و الکترونیک مرتبط خواهد شد. دروغ نیست که خودروها یکی از سه موتور محرک توسعه صنعت نیمه‌هادی هستند (۵G، اینترنت اشیا و الکترونیک خودرو به عنوان سه موتور اصلی در نظر گرفته می‌شوند که توسعه صنعت نیمه‌هادی را در موج بعدی هدایت می‌کنند).

در کاربردهای خودرو، استفاده از نیمه‌هادی‌های قدرت پس از MCU در رتبه دوم قرار دارد و سهم بازار آن بسیار زیاد است.

بیشتر کاربرد نیمه‌هادی‌های جدید در خودروهای انرژی نو، نیمه‌هادی‌های قدرت هستند. در خودروهای سنتی، نیمه‌هادی‌های قدرت عمدتاً در زمینه‌هایی مانند استارت، تولید برق و ایمنی استفاده می‌شوند که 20٪ از کل نیمه‌هادی‌ها در خودروهای سنتی را تشکیل می‌دهند. ارزش یک وسیله نقلیه تقریباً 60 دلار آمریکا است.

از آنجایی که خودروهای انرژی نو عموماً از مدارهای ولتاژ بالا استفاده می‌کنند، وقتی باتری ولتاژ بالایی تولید می‌کند، تبدیل ولتاژ مکرر مورد نیاز است. در این زمان، مصرف مدارهای تبدیل ولتاژ (DC-DC) به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. علاوه بر این، تعداد زیادی اینورتر، ترانسفورماتور، مبدل و غیره DC-AC نیز مورد نیاز است. این تقاضا برای دستگاه‌های نیمه‌هادی مانند IGBT، MOSFET و دیودها نیز به طور قابل توجهی افزایش یافته است. موارد فوق تقاضا برای دستگاه‌های قدرت در سیستم‌های الکترونیکی خودرو را به شدت افزایش داده است.

طبق آمار مک‌کینزی، هزینه نیمه‌رساناهای خودروهای الکتریکی خالص ۷۰۴ دلار آمریکا است که دو برابر ۳۵۰ دلار خودروهای سنتی است. در میان آنها، هزینه دستگاه‌های قدرت به ۳۸۷ دلار آمریکا می‌رسد که ۵۵٪ را تشکیل می‌دهد. در میان هزینه‌های نیمه‌رساناهای جدید برای خودروهای الکتریکی خالص در مقایسه با خودروهای سنتی، هزینه دستگاه‌های قدرت تقریباً ۲۶۹ دلار آمریکا است که ۷۶٪ از هزینه‌های جدید را تشکیل می‌دهد.

فرآیند تولید و انتقال برق در خودروهای برقی با انرژی نو کاملاً متفاوت از موتورهای بنزینی است و نیاز به تبدیل مکرر ولتاژ و تبدیل DC-AC دارد. علاوه بر این، تقاضای بالا برای برد مسافتی خودروهای برقی خالص، الزامات مدیریت برق را دقیق‌تر کرده است. این تقاضا برای دستگاه‌های گسسته برق مانند IGBT، MOSFET و دیودها بسیار بیشتر از خودروهای سنتی است. با توجه به تقاضای خودرو، IGBT رشد انفجاری را تجربه خواهد کرد.

ماژول‌های قدرت خودرو (که در حال حاضر IGBT رایج‌ترین آنهاست) عملکرد کلیدی سیستم محرکه الکتریکی خودرو را تعیین می‌کنند و بیش از ۴۰٪ از هزینه اینورتر موتور را که جزء اصلی آن است، تشکیل می‌دهند.

IGBT حدود یک سوم هزینه درایور موتور را تشکیل می‌دهد و درایور موتور حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد از هزینه کل خودرو را تشکیل می‌دهد. به عبارت دیگر، IGBT 5 تا ۷ درصد از هزینه کل خودرو را تشکیل می‌دهد.

در سطح فنی، تراشه‌های IGBT یک سری فرآیندهای تکراری را طی کرده‌اند، از جمله ارتقاء از PT به NPT و سپس به FS که باعث نازک‌تر شدن تراشه، کاهش مقاومت حرارتی و بهبود Tj شده است؛ معرفی IEGT، CSTBT و MPT همچنان به کاهش Vce و افزایش چگالی توان ادامه داده است؛ از طریق بهینه‌سازی فلز سطحی و لایه غیرفعال‌سازی، می‌تواند الزامات قابلیت اطمینان بالای خودروها را برآورده کند.

در سال‌های اخیر، IGBTها از نظر ساختار نوآوری‌هایی داشته‌اند، مانند ظهور RC-IGBTها و طرح‌هایی که FWD و IGBTها را ادغام می‌کنند؛ علاوه بر این، ادغام‌های عملکردی نیز وجود دارد، مانند حسگرهای جریان و دما که با هم ادغام شده‌اند.

IGBT ها به طور گسترده در سیستم‌های کنترل موتور خودرو استفاده می‌شوند. در حال حاضر، سیستم‌های کنترل موتور خودرو به ده‌ها IGBT نیاز دارند. به عنوان مثال، موتور آسنکرون AC سه فاز عقب تسلا از ۲۸ IGBT در هر فاز استفاده می‌کند که در مجموع ۸۴ IGBT می‌شود. با احتساب IGBT های موجود در سایر قسمت‌های موتور، تسلا در مجموع از ۹۶ IGBT (موتورهای دوگانه به علاوه ۳۶ IGBT برای موتور جلو) استفاده می‌کند. با محاسبه قیمت ۴ تا ۵ دلار آمریکا برای هر واحد، ارزش یک IGBT دو موتوره تقریباً ۶۵۰ دلار آمریکا است.

اگرچه SiC MOSFET از IGBT پیشرفته‌تر است و پتانسیل توسعه بازار خوبی دارد (تسلا قبلاً SiC MOSFET را به کار گرفته است و NIO نیز یکی پس از دیگری آن را به کار خواهد گرفت). با این حال، در حال حاضر، هنوز مشکلاتی در دستگاه‌های قدرت SiC وجود دارد که به طور خاص در موارد زیر منعکس می‌شوند: بازده پایین و هزینه بالا؛ نقص‌های زیادی در سطح مشترک بین SiC و SiO2 وجود دارد و قابلیت اطمینان بلندمدت اکسید گیت یک مشکل است؛ SiC MOSFET فاقد داده‌های قابلیت اطمینان بلندمدت است.

علاوه بر این، ظرفیت حمل جریان قطعات SiC کم است، اما هزینه آن بسیار بالاست. هزینه تراشه‌های SiC MOSFET در همان سطح، ۸ تا ۱۲ برابر IGBT های مبتنی بر سیلیکون است. از نظر مصرف برق، SiC MOSFET قبل از IGBT مبتنی بر سیلیکون روشن می‌شود و سپس پس از IGBT خاموش می‌شود. IGBT می‌تواند به ZVS (سوئیچینگ ولتاژ صفر) دست یابد، که می‌تواند تلفات را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

به طور کلی، ویژگی‌های الکتریکی IGBT نزدیک به ۹۰٪ تراشه‌های SiC MOSFET است، در حالی که هزینه آن ۲۵٪ SiC MOSFET است. بنابراین، ماژول‌های سوئیچ هیبریدی SiC و سیلیکون چشم‌انداز کاربرد خوبی در بازار خواهند داشت، اما برای رواج دستگاه‌های SiC خالص در سیستم‌های قدرت خودرو زمان لازم است. IGBT هنوز نیروی اصلی در بازار است.

بازار چین در حال رشد است

چین یکی از مهمترین بازارها برای خودروهای انرژی نو است، به طوری که فروش خودروهای انرژی نو در چین بیش از نیمی از فروش جهانی را تشکیل می‌دهد.

در برابر این پیشینه بازار، تولیدکنندگان بزرگ نیمه‌هادی بین‌المللی، مشارکت‌های استراتژیکی را با تولیدکنندگان اصلی قطعات خودرو داخلی برقرار کرده‌اند. به عنوان مثال، در مارس ۲۰۱۸، SAIC و Infineon یک سرمایه‌گذاری مشترک با نام SAIC Infineon Semiconductor Company تأسیس کردند. گزارش شده است که SAIC Infineon Semiconductor بر تجارت بسته‌بندی ماژول IGBT تمرکز دارد و هدف آن خدمت‌رسانی به SAIC و سایر تولیدکنندگان داخلی خودروهای انرژی نو است و قصد دارد به ظرفیت تولید سالانه ۱ میلیون دستگاه دست یابد.

علاوه بر این، شرکت Wingtech Technology سهام کنترلی Nexperia را به دست آورده است که در زمینه دستگاه‌های نیمه‌هادی قدرت خودرو فعالیت گسترده‌ای دارد. بیش از 50 درصد از محصولات آن در حوزه خودرو استفاده می‌شود. طبق برنامه، Nexperia به تدریج تولید خود را در سرزمین اصلی چین گسترش خواهد داد.

با مقایسه چشم‌انداز رقابتی نیمه‌هادی‌های خودرو و تاریخچه توسعه تولیدکنندگان خارجی، تولیدکنندگان داخلی چین عمدتاً دو مسیر توسعه دارند: یکی کسب فناوری و منابع مشتری از طریق خرید در حوزه تراشه‌های سنتی؛ دیگری توسعه نیمه‌هادی‌های قدرت برای وسایل نقلیه با انرژی جدید و تراشه‌های هوشمند خودرو.

در حالی که برقی‌سازی تقاضای جدیدی را برای بازار نیمه‌هادی‌های خودرو ایجاد کرده است، فرصت‌های زیادی را نیز برای تولیدکنندگان داخلی نیمه‌هادی‌های خودرو فراهم کرده است. در حال حاضر، تولیدکنندگان داخلی بیشتری شروع به توسعه نیمه‌هادی‌های قدرت برای وسایل نقلیه با انرژی جدید کرده‌اند. تولیدکنندگان نماینده شامل BYD، CRRC، Silan Microelectronics و تولیدکنندگان ذکر شده در بالا هستند.

با این حال، تولیدکنندگان نیمه‌هادی‌های قدرت خودرو داخلی چین هنوز نسبتاً ضعیف هستند و سهم بازار نسبتاً کمی دارند. ایجاد یک رابطه رقابتی واقعی با تولیدکنندگان بزرگ بین‌المللی در مدت زمان کوتاه دشوار خواهد بود و باید به رشد خود ادامه دهد.

سلب مسئولیت: این مقاله از «نظارت بر صنعت نیمه‌هادی» کپی شده است. این مقاله فقط بیانگر دیدگاه‌های شخصی نویسنده است و بیانگر دیدگاه‌های ساکو میکرو و صنعت نیست. این مقاله فقط برای چاپ مجدد و به اشتراک گذاری جهت حمایت از حفاظت از حقوق مالکیت معنوی است. لطفاً منبع اصلی و نویسنده را برای چاپ مجدد ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.

شماره تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 مدیر لی

QQ: 332496225 مدیر کیو

آدرس: اتاق ۸۰۹، ساختمان C، ساختمان فناوری ژانتائو، پلاک ۱۰۷۹ خیابان مینزی، منطقه جدید لونگهوا، شنژن